Вниипроектэлектролюнтаж»
C И САН И О П 3I2352 Союз Соггтских Социалистических Республик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства № Заявлено 14Х111.1967 (№ 1179056j24-7) с присоединением заявки № Приоритет МПК Н 02m 7/12 Н 02р 13 16 Коаитет пс делг1з изобретений и о хрытиб1 при Сосете 01ииистрсв СССР Опубликовано 19Х111.1971. Бюллетень ¹ 25 УДК 621.316.728:621.314. .57(088.8) Дата опубликования описания 12.Х.1971 Автор ь; изобретения М. Э. Гольденталь и В. Д. Латышко Заявитель Ленинградское проектно-экспериментальное отделение Всесоюзного гос дарственного научно-исследовательского и проектного института «В Н И И ПРО ЕКТЭЛ ЕКТРОМОНТАЖ» СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬ1М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ <р1, 1 — углы сдвига первой гармонической потребляемого каждым преобразователем тока, определяемые соотношением где cos + cos (-"+ «) c0s 2 (3) У,10„0,10> — выпрямленные э.д.с. холостого хода преобразователей при отсутствии регулирования, у — угол коммутации вентилей, 1,1 — выпрямленный ток преобразователей. 10 р, =arctg + КА Q " —,Ig(Uy о01 Ug00) +are cos 2У,тог1ф Q"- —, U 1 д (4) р,= arctg У,11,1 — аЖа — U 1 + U es — агс cos 2У,1ог4(/ Q + Ug lg (4= (401созтр1+ У<102созтрз Q = 4 (Ud01smc111+ УЙ02з1пф2), (1) (2) 30 (5) Известны способы управления вентильными преобразователями, состоящими из двух последовательно включенных на общую нагрузку управляемых выпрямителей, один из которых выполнен по схеме с естественной коммутацией, а другой с искусственной, путем регулирования углов зажигания в функции задающего сигнала. Эти способы не обеспечивают поддержания cosy=1 в широком диапазоне выпрямленного тока и напряжения. Описываемое изобретение решает эту задачу путем регулирования реактивной мощности вентильного преобразователя и поддержания ее на заданном уровне. На фиг. 1 показана блок-схема вентильного преобразователя с регулированием по величине отклонения реактивной мощности; на фиг. 2 — блок-схема вентильного преобразователя с регулированием реактивной мощности по возмущению (по току нагрузки). 20 Для того чтобы величина потребляемой реактивной мощности оставалась постоянной, углы зажигания вентилей обоих преобразователей а1 и к0 должны изменяться при регулировании выпрямленного напряжения U„» òà- 2S ким образом, чтобы одновременно выполнялись соотношения Совместное решение (1) и (2) даег следующие значения углов 1р1 и <рс. 3i2352 В случае, когда вольт-амперная характеристика нагрузки известна и определенна (т. е. когда выпрямленное напряжение и ток связаны известным однозначным соотношением), значения углов зажигания вентилей могут быть вычислены при помощи уравнений (3), (4), (5) и реализованы при регулировании выпрямленного напряжения. Если же ток нагрузки может изменяться независимо от величины напряжения, как например в большинстве электроприводов, для обеспечения постоянства реактивной мощности можно применить замкнутую систему. автоматического управления, воздействующую соответствующим образом на углы зажигания вентилей обоих преобразователей. Рассмотрим блок-схему (см. фиг. 1). На вход системы управления СУ1 углами зажигания вентилей а преобразователя 81, выполненного по схеме с естественной коммутацией вентилей, подается сигнал управления U,. с выхода усилителя У1, на вход которого подается задающий сигнал U,-,, и сигнал обратной связи U„„no основному регулируемому параметру. На фиг. 1 в качестве такого параметра условно показано выпрямленное напряжепие Ud или скорость приводного двигателя и, являющегося нагрузкой преобразовательной установки; в общем случае это могут быть и другие физические величины, как например ток двигателя или угол поворота механизма. Эта система автоматического регулирования обеспечивает требуемый уровень выпрямленного напряжения преобразовательной установки независимо от величины выпрямленного напряжения преобразователя с искусственной коммутацией вентилей 82, обеспечивая тем самым выполнение соотношения (1) . Одновременное выполнение соотношения (2), необходимое для постоянства реактивной мощности, обеспечивается работой второй системы автоматического регулирования, воздействующей на углы зажигания вентилей и> преобразователя с искусственной коммутацией вентилей. С этой целью на вход системы управления СУ2 углами зажигания вентилей преобразователя 82 подается сигнал управления U,,> с выхода усилителя У2, на входе которого сравниваются фактическое Q и заданное Q» значения реактивной мощности. Фактическая величина реактивной мощности преобразовательной установки определяется датчиком реактивной мощности ДРМ по величине и фазе первичного напряжения U< и тока 1 преобразовательного трансформатора. При регулировании выпрямленного напряжения эти системы автоматического регулирования обеспечивают одновременное изменение углов регулирования а и и>, необходимое для поддержания постоянства реактивной мощности. Та«, например, при изменении задающего сигнала в сторону снижения величины выпрямленного напряжения будет увеличиваться угол аь снижая напряжение преобразова5 20 й5 4Э 4 теля 81; одновременно вследствие увеличения реактивной мощности Q будет увеличиваться угол и>, восстанавливая величину Q и уменьшая напряжение преобразователя 82. Такое изменение углов будет продолжаться до тех пор, пока результирующее напряжение обратной связи U„,, не достигнет требуемого уровня. Аналогично протекает работа схемы при изменении нагрузки преобразователя. Так, например, увеличение реактивной мощности Q вследствие повышения выпрямленного тока приведет к увеличению угла а> и снижению напряжения преобразователя 82. Вследствие изменения выпрямленного напряжения будет изменяться угол пь повышая напряжение преобразователя 81 и способствуя снижению Q. В результате этих изменений будут восстановлены требуемые значения U, „ и Q при изменившейся величине тока нагрузки. Таким образом, значения углов а> и а9 автоматически изменяются, обеспечивая выполнение системы уравнений (4), (5). Блок-схема, указанная на фиг. 2, предусматривает регулирование реактивной мощности не по отклонению регулируемой величины (реактивной мощности), а по возмущению (по величине тока нагрузки), путем непосредственного решения систем уравнений (1) и (2) на аналоговом устройстве. Этим обеспечивается инвариантность системы регулирования, отпадает необходимость измерения фактического значсния реактивной мощности, устраняются трудности в настройке двух совместно работающих нелинейных систем автоматического регулирования. Помимо элементов системы управления каждым из преобразователей У1, У2, СУ1, СУ2 схема содержит входной усилитель УЗ и аналоговое вычислительное устройство (обведенное на фиг. 2 пунктиром), состоящее из трех функциональных преобразователей ФП1, ФП2 и ФПЗ. На фиг. 2 показаны математические операции, выполняемые функциональными преобразователями, где величиной Х обозначен сигнал, подаваемый на вход функционального преобразователя. На вход усилителя УЗ подается разность задающего сигнала U» и сигнала обратной связи по регулируемому параметру U, „.. Так же, как и на фиг. 1, в качестве сигнала обратной связи условно показано напряжение или скорость двигателя, являющегося нагрузкой преобразовательной установки. Выходное напряжение усилителя Уд пропорционально выпрямленному напряжению установки Ud u является основным регулирующим сигналом в схеме управления. Это напряжение разделяется с помощью аналогового устройства на два сигнала Ud01cosg)i и Ud02coslf2 пропорциональные выпрямленным напряжениям каждого из преобразователей, которые, сравниваясь с истинными значениями выпрямленных напряжений Ud1 и Ud2) поступают в схемы управления 312352 (б) U dpi с о — (, = U d dp2C о S Г2. Затем сип ал Уао1соз 1 поступает на вход функционального преобразователя ФП1, преобразу1ощего его в величину, пропорциональную относительному значению реактивной мощности, потребляемой первым преобразователем, на основе синусно-косинусной зависимости: = У„„$1п 9 Р e. e = — — У „$1п 9, = Уа„$1п:?,. (8) т„ т, 35 В свою очередь, сигнал, пропорциональный относительному значению результирующей реактивной мощности, определяется при помощи функционального преобразователя ФПЗ, воспроизводящего гиперболическую зависи- 4р мость, как величина обратно пропорциональная фактическому значению выпрямленного тока Id, причем коэффициент пропорциональности характеризует в некотором масштабе абсолютное значение поддерживаемой реактивной мощности. Сигнал относительной реактивной мощности второго преобразователя, поступая на вход функционального преобразователя ФП2, аналогичного по воспроизводимой математической зависимости ФП1, преобразуется в сигнал, пропорциональный выпрямленному напряжению второго преобразователя: +dos cos 2, = /У, „2 — (Udsp $1JI,) . (9) Последний и подается для вычитания из задающего сигнала для результирующего выпрямленного напряжения, замыкая тем самым каждого из преобразователей и обеспечивают соответствующее изме1:ение углов зажигания вентилями. Работа аналогового устройства происходит в соотв тствин с уравнениями (1) и (2) и заклю астся в с;: дующем. Зада1он.:н11 ciI 11ал для выпрямленного напряжения 11cpiJC о преобразователя В1 (с естественной коммутацией вентилей) Udpicos(pi получает я как разность задающего сигнала на- 1р пряжения преобразовательной установки Ud u задающе;о сигнала для напряжения второго преобразователя (с искусственной коммутацией ВеIIтилеII) Udp2cIJs112 схему аналогового вычислительного устройстВ Ii. 1аким образом, аналоговое вычислительное устройство перераспределяет основное регулирующее воздействие по двум ка11алам в зависимости от величины выпрямленного напряжения тока, не изменяя в то же время его величины. Благодаря это:,1у, несмотря на наличие в схеме трех блоков нелинейности, система управления остается линейной. Наличие индивидуальных схем управления каждым преобразователем, на входе которых срав11иваются зада1о1цие и фактические величины выпрямленного напряжения, обеспечивает регулирование углов зажигания вентилей в соответствии с уравнением (3), т. е. с учетом влияния угла коммутации вентилей на величину реактивной мощности и выпрямленного напряжения. 11рименяемые в схеме функциональные преобразователи могут быть построены по люоому принципу, ооеспечивающему требуемые cGoI IIîIHcIIHÿ напряжений вход — выход, которые, в свою очередь, могут быть с целью повышения точности регулирования скорректированы для воспроизведения более сложных (IIO сравнению с оп11еа IIЫмн) матЕматичЕСких Зависимостей, точнее отражающих электромагнитные процессы в вентильных преобразователя . Предмет изобретения Способ управления вентильным преобразователем, состоящим из двух последовательно включенных на общую нагрузку управляемых выпрямителей, один из которых выполнен по схеме с естественной коммутацией вентилей, а другой с искусственной, путем регулирования углов зажигания в функции задающего сигнала, отличающийся тем, что, с целью поддержания постоянства реактивной мощности, задающий сигнал распределяют между системами управления каждого выпрямителя в функции относительного значения результирующей реактивной мощности таким образом, что сигнал управления, подаваемый в систему управления выпрямителя с естественной коммутацией, получают как разность между сигналом, представляющим функцию указанного задающего сигнала, и задающим сигналом выпрямителя с искусственной коммутацией, для формирования которого полученную разность преобразуют в величину, пропорциональную относительному значению реактивной мощности, потребляемой выпрямителем с естественной коммутацией, и вычитают ее из относительного значения результирующей реактивной мощности. 3I2352 У! Фиг. 1 Составитель Г. Бейдер Техред Т. П. Курилко Корректор 3. И. Тарасова Редактор B. В. Фельдман Заказ 277271 Изд. № 1180 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2
